ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が捉えた宇宙黎明期の超新星

国際的な天文学者チームが、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を使用して初期宇宙の探査に初の成功を収め、前例のない宇宙距離で超新星（大質量星の爆発死）を検出した。

GRB 250314A で SN と指定されているこの爆発は、宇宙が誕生してまだ約 7 億 3,000 万年しか経っていないときに発生し、宇宙は再電離の時代の奥深くにありました。この注目すべき発見は、最初の星や銀河が形成され始めたばかりの時期の、大質量星の最後の瞬間を直接観察するものです。

最近出版された学術論文 JWST で報告されたこのイベントは、z ≃ 7.3 でのガンマ線バーストに続く超新星を明らかにします (天文学と天体物理学、704、2025年12月）は、2025年3月14日に宇宙ベースのマルチバンド天文変動天体モニター（SVOM）によって検出された、長時間ガンマ線バースト（GRB）として知られる高エネルギー放射線の明るいバーストによって最初にフラグが立てられました。ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡（ESO/VLT）による追跡観測により、その極端な距離が確認されました。

重要な発見は、バーストから約 110 日後に JWST の近赤外線カメラ (NIRCAM) を使った的を絞った観察から得られました。科学者たちは、爆発の光をその下にあるかすかな主銀河から分離することができました。

共著者であり、UCD物理大学院の天体物理学者であるアントニオ・マーティン・カリーロ博士は、「大質量星の死とガンマ線バーストを結び付ける重要な観測、あるいは決定打は、同じ空の位置で出現する超新星発見である。これまでに研究されたほとんどすべての超新星は、これまでにほんの一握りの例外を除いて、私たちの比較的近くに存在している。この超新星がどのように存在したかを確認したとき、私たちは宇宙がどのようにしてそこに存在し、何をしていたのかを探るまたとない機会を見た」と語った。当時、さまざまな種類の星が存在し、そして消滅しました。

「私たちのローカル宇宙のGRBに関連する超新星集団に基づくモデルを使用して、放出がどのようなものであるべきかをいくつか予測し、それを使ってジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による新しい観測を提案しました。驚いたことに、私たちのモデルは非常にうまく機能し、観測された超新星は私たちが定期的に見ている星の死と非常によく一致しているようです。私たちはまた、この瀕死の星をホストしていた銀河を垣間見ることができました。」

データは、この遠方の超新星が、局地宇宙で爆発したプロトタイプの GRB 関連超新星である SN 1998bw と明るさとスペクトル特性が驚くほど似ていることを示している。

この類似性は、宇宙初期の物理的条件（金属度の低下など）が大きく異なっていたにもかかわらず、崩壊して GRB 250314A を形成した大質量星が、局地的に観察された GRB の祖先星と大きく異なっていなかったことを示唆している。この観測では、超光度超新星 (SLSN) など、より明るい現象も除外されました。

この発見は、金属量が極めて低い条件下で形成された初期宇宙の星は、今日見られるものとは著しく異なる、おそらくより明るい、またはより青い星の爆発を引き起こすだろうという仮定に疑問を投げかけるものである。

この発見は、初期宇宙における星の進化を理解するための強力なアンカーポイントを提供する一方で、観察された均一性についての新たな疑問も生じます。

研究チームは、今後 1 ～ 2 年以内に JWST 観測の第 2 期を確保する予定です。その時までに、超新星光は大幅に(2等級以上)減光していると予想されており、これにより研究チームは、暗い主銀河の性質を完全に特徴づけ、超新星による寄与を確認できるようになる。